Lực hấp dẫn của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời

Ví dụ, lực hấp dẫn của Trái Đất hiện tại khoảng 9,80665 m/s². Điều đó có nghĩa là nếu một vật ở trên mặt đất và bị ném lên trên cao, nó sẽ rơi lại với vận tốc được gia tăng 9,8 mét mỗi giây.

Theo định luật Vạn vật hấp dẫn của Isaac Newton, độ lớn lực hút hấp dẫn giữa hai vật thể được tính bằng công thức F = G (m₁m₂/r²). Trong đó, F là độ lớn của lực, m₁ và m₂ lần lượt là khối lượng của hai vật thể, r là khoảng cách giữa chúng, G là hằng số hấp dẫn (6,674×10^-11 Nm²/kg²).

Dựa trên kích thước và khối lượng của cách hành tinh, lực hấp dẫn của chúng có thể được biểu diễn qua đơn vị g cũng như tỷ lệ vật thể tăng tốc khi rơi tự do xuống bề mặt của nó. Vậy kết quả của các phép tính này là bao nhiêu, dưới đây là câu trả lời dành cho bạn:

Sao Thủy

Sao Thủy có bán kính trung bình vào khoảng 2.440 km và khối lượng 3,30.10²³ kg, kích thước của sao Thủy bằng khoảng 0,383 lần so với Trái Đất, độ nặng chỉ khoảng 0,055 lần. Điều này khiến cho sao Thủy trở thành hành tinh nhỏ và nhẹ nhất trong Hệ Mặt Trời.

Nhờ có mật độ vật chất cao, khoảng 5,427 g/cm³ so với Trái Đất là 5,514 g/cm³, sao Thủy có lực hấp dẫn trên bề mặt là 3,7 m/s², tương đương 0,38 g.

Sao Kim

Có kích thước tương tự như Trái Đất, Sao Kim thường được gọi là “anh em sinh đôi” với Trái Đất. Với diện tích bề mặt 4,6032.10⁸ km² , khối lượng 4,8675.10²⁴ kg và mật độ 5,243 g/cm³ 

kích thước sao Kim tương đương 0,9499 lần Trái Đất, khối lượng đạt 0,815 lần và mật độ khoảng 0,95 lần. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi lực hấp dẫn trên sao Kim rất gần so với Trái Đất: 9,87 m/s² hay 0,904 g.

Mặt Trăng

Mặt Trăng là thiên thể ngoài Trái Đất duy nhất mà con người đã từng trải nghiệm lực hấp dẫn trên bề mặt trong sứ mệnh Apollo. Tính toán dựa trên bán kính 1.737 km, khối lượng 7,347.10²² kg và mật độ 3,3464 g/cm³ của Mặt Trăng, lực hấp dẫn của nó là 1,62 m/s² hay 0,16 g.

Sao Hỏa

Sao Hỏa có bán kính trung bình vào khoảng 3.389 km, tương đương 0,53 lần Trái Đất. Khối lượng sao Hỏa là 6,4171.10²³ kg, bằng 0,107 lần Trái Đất. Mật độ vật chất chỉ bằng 0,71 lần so với Trái Đất, con số này là 3,93 g/cm³. Bởi những thông số này, lực hấp dẫn của sao Hỏa khoảng 0,38 g hay 3,711 m/s².

Sao Mộc

Sao Mộc là hành tinh lớn và nặng nhất trong Hệ Mặt Trời. Bán kính trung bình của nó là 69.911± 6 km, lớn gấp 10,97 lần Trái Đất. Khối lượng sao Mộc là 1,8986.10²⁷ kg, tương đương 317,8 lần Trái Đất. Mặc dù vậy, vì là một hành tinh khí, nó có mật độ vật chất nhẹ hơn vào khoảng 1,326 g/cm³.

Sao Mộc là một khối khí khổng lồ và không có một bề mặt thực sự. Nếu ai đó đứng trên nó, đơn giản là họ sẽ chìm và đi xuyên vào lõi rắn của hành tinh. Kết quả là lực hấp dẫn trên sao Mộc (được định nghĩa trên đỉnh đám mây khí) khoảng 24,79 m/s², tương đương 2,528 g.

Sao Thổ

Cũng giống sao Mộc, sao Thổ là một hành tinh khí khổng lồ và lớn hơn rất nhiều so với Trái Đất. Bán kính của nó khoảng 58.232± 6 km (9,13 lần so với Trái Đất), khối lượng khoảng 5,846.10²⁶ kg (95,15 lần so với Trái Đất).

Sao Thổ có mật độ vật chất là 0,687 g/cm³. Lực hấp dẫn trên bề mặt đám mây của nó chỉ nhỉnh hơn Trái Đất một chút, khoảng 10,44 m/s² hay 1,065 g.

Sao Thiên Vương

Sao Thiên Vương có bán kính trung bình 25.360 km và khối lượng 8,68.10²⁵ kg, sao Thiên Vương có kích thước gấp 4 lần Trái Đất và nặng hơn 14,536 lần. Tuy nhiên, nó là một khối khí, nó có mật độ kém Trái Đất khá nhiều, chỉ 1,27 g/cm³. Lực hấp dẫn trên bề mặt khối khí của nó cỡ 8,69 m/s², tương đương 0,886 g.

Sao Hải Vương

sao Hải Vương có bán kính khoảng 24.622± 19 km, với khối lượng 1,0243.10²⁶ kg, sao Hải Vương là hành tinh lớn thứ 4 trong Hệ Mặt Trời. Những thông số này cho thấy, kích thước của nó gấp 3,86 lần và nặng hơn 17 lần so với Trái Đất. Mật độ vật chất khoảng 1,638 g/cm³ cho thấy nó là một hành tinh khí. Lực hấp dẫn trên bề mặt khối khí của sao Hải Vương là 11,15 m/s² hay 1,14 g.

Kết luận , chúng ta có thể thấy rằng lực hấp dẫn của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời dao động từ 0,38 g trên sao Thủy và sao Hỏa tới 2,528 g trên sao Mộc. Lực hấp dẫn trên Mặt Trăng còn thấp hơn nữa, 0,1654 g cho phép chúng ta thử nghiệm một số thí nghiệm vui vẻ tương tự môi trường không trọng lực.

Tổ tiên chúng ta và cả nhân loại đã sống hàng triệu năm trong môi trường trọng lực 1 g, vậy có điều gì khác biệt sẽ xảy ra nếu chúng ta sống trên một hành tinh có lực hấp dẫn chỉ bằng một nửa con số? Hiểu được những con số này và tác động của các môi trường trọng lực khác nhau cho phép chúng ta chuẩn bị kỹ càng cho những chuyến du hành vũ trụ, đặc biệt là các sứ mệnh đi vào không gian sâu và đổ bộ hành tinh.

Tham khảo GENK

Lịch thiên văn: Những sự kiện thiên văn đáng chú ý nhất năm 2021